Produktkategori
Kontakt oss

Haohai Metal Meterials Co, Ltd

Haohai Titanium Co, Ltd


Adresse:

Plant No.19, TusPark, Century Avenue,

Xianyang City, Shaanxi Pro., 712000, Kina


Tel:

+86 29 3358 2330

+86 29 3358 2349


Fax:

+86 29 3315 9049


E-post:

info@pvdtarget.com

sales@pvdtarget.com



Service hotline
029 3358 2330

Teknologi

Hjem > TeknologiInnhold

Fordampning og forstøvning


Sammenligning mellom fordamping og sputtering


Fordampning ved hjelp av elektronstråle

Ved termisk fordampning gjennomgår størstedelen av avsetningsmaterialet overgangen fra fast til damptilstand ved hjelp av termisk oppvarming eller elektronbombardement. Det fordampede materialet bæres deretter til substratet hvor veksten av tynnfilmen oppstår. De kritiske parametrene for en slik beleggeteknologi er hovedsakelig gjennomsnittshastigheten til de fordampede partiklene og deres vinkelfordeling. Basertrykket må holdes i høyvakuumområdet for å minimere antall slaghendelser mellom fordamperpartiklene og restgassene i kammeret. Høyt vakuum gir partiklene en tilstrekkelig "gjennomsnittlig fri bane" for at tynnfilmen skal vokse på substratnivå. Belegg ved hjelp av fordampning utføres vanligvis i et kammer som det som er vist i figur 1 nedenfor. Kammeret i rustfritt stål evakueres ved hjelp av en primær og en sekundær pumpe (for eksempel en turbopumpe som i eksempelet eller en diffusjonspumpe). Kilden til fordamperen er et e-strålepistolhode; beleggvæksten styres av en kvartskrystallmikrobalanse som kan rapportere både tykkelse og fordampningshastighet. En ionpistol blir tilsatt for å øke tettheten av belegningsmaterialet eller for å fremstille underlaget for avsetningen.

PVD evaporation chamber.jpg

Figur 1: PVD-fordampningskammer



Fordampningens fordeling: uniformitetsmaske

For et flatt underlag er fordelingen av det fordampede materialet sterkt avhengig av avstanden mellom kilden og substratet som skal belegges, så vel som på vinkelen mellom substratet og fordampningskilden. Avhengigheten er definert av den såkalte cosine-loven, som avstandsavhengigheten er omvendt proporsjonal med kvadratet av avstanden, og vinkelavhengigheten er proporsjonal med vinkelens cosinus. Mens den første kan for det meste korrigeres ved å bruke en sfærisk kalotte som inneholder underlagene, krever den andre faktoren en uniformitetsmaske for å oppnå jevn fordeling av fordampet materiale på alle underlag.


Coating materialer med termisk eller e-stråle fordampning

Belegg ved hjelp av materialeavdamping var et stort skritt i beleggteknologi da den ble introdusert på 1930-tallet. I dag tillater denne teknologien å bruke mange forskjellige belegningsmaterialer, som illustrert i tabellen nedenfor:

nedfall
materialer Typisk Evaporant Urenhet Deposjonsfrekvens Temperaturspenn Koste
Termisk Metall- eller smeltepunktsmaterialer

Au, Ag, Al, Cr, Sn, Sb, Ge, I, Mg, Ga

CdS, Pbs, CdSe, NaCl, KCl, AgCl, MgF2, CaF2, PbCl2

Høy 1 - 20 A / s - 1800 ℃ Lav
E-Beam Både metall og dielektrikum

Alt over, pluss:

Ni, Pt, Ir, Rh, Ti, V, Zr, W, Ta, Mo, Al203, SiO, Si02, SnO2, Ti02, Zr02

Lav 10 - 100 A / s - 3000 ℃ Høy


Sputter coating teknologi

Sputterbelegg, også kjent som "katodisk sputtering", bruker den erosive virkningen av akselererte ioner på overflaten av et målmateriale. Disse ioner har nok energi til å fjerne (= sputter) partikler på målflaten. I sin enkleste form genereres under elektrisk vakuum et elektrisk felt mellom en anode og en katodeplate (mål) som skal sputteres. Ved hjelp av elektrisk spenning blir en arbeidsgass, generelt Argon (Ar), ionisert og genererer en glødutladning. Siden målet holdes på negativ spenning, akselererer de positive Ar + -jonene mot målet og "sputter" atomer på overflaten. I motsetning til termisk fordampning, i sputtering, blir partiklene av målet ikke forskjøvet av varme, men ved hjelp av direkte "momentumoverføring" (uelastisk kollisjon) mellom ioner og atomer av materialet som skal avsettes. For å oppnå forstøvning er det nødvendig med en viss terskelkraft for å fjerne atomer fra målflaten og bringe dem inn i vakuumet. Dette er indikert ved forstøvningseffektiviteten S, som er forholdet mellom det sputterte materialet per Ar + ion. Sputtering prosesser har mye høyere energi enn fordampning prosesser, noe som betyr at sputtered materiale er vanligvis i form av ioner med evne til å generere svært tette belegg.


Magnetron forstøvning

Den vanligste sputteringsteknologien er magnetronsputtering der magneter plasseres i målområdet for å holde tettheten av sputtering-ioner veldig høy, noe som øker sputtering-effektiviteten. På den måten er det mulig å ha en høyere og mer stabil sputteringhastighet og dermed en raskere avsetning. Magnetronsputteringbeleggprosessen krever ikke mikrobalanskontrollen; Online tykkelse kontroll kan kun utføres ved sputteringstid: Når belegningsavsetningshastigheten (dvs. tykkelse belagt per sekund vanligvis er gitt som nm / s) er avhengig av magnetfeltet, det elektriske akselerasjonsfeltet og gastrykket. Hvis disse parametrene er konstante, er avsetningshastigheten også stabil og vil være reproduserbar under de samme betingelser som ovenfor nevnte parametere.


Følgende figur 2 viser et sirkulært silisiummål under bombardement av Ar + -ioner. Det er mulig å se den høyeste tettheten av ioner (hvitt lys) som tilsvarer det permanente magnetfeltet. Sputterte atomer vil imidlertid komme fra hele magnetronoverflaten.

th.jpeg

Figur 2: Plasma fra et sirkulært silisiummål under Argonionbombardement



Reaktiv forstøvning

Ved reaktiv magnetron-sputtering tilsettes en reaktiv gass (eller en gassblanding) til den inerte gass (for eksempel Argon) og reagerer med atomene som erodert fra målet under lagdannelsen på substratet. Den riktige mengden av reaktiv gass bestemmes av de påkrevde optiske egenskaper av det belagte materialet. Filmen kan være støkiometrisk, støkiometrisk eller oksydert avhengig av mengden av de reaktive gasser som er satt inn i beleggkammeret, hvilket fører til helt forskjellige fysiske og optiske egenskaper av det belagte materialet1. Med denne teknologien er det for eksempel mulig å belegge høye brytningsindekser og lag med lav brytningsindeksmateriale ved å bruke bare ett mål.


Silisium er et av de mest interessante beleggmaterialene. Ved å blande silisium med nitrogen er det mulig å oppnå høy brytningsindeksmaterialet Si3N4 (n 2,05 @ 520 nm i sin bulkform); ved å blande det med oksygen er det mulig å oppnå lav brytningsindeksmaterialet Si02 (n0 1,46 @ 520 nm i sin bulkform). I figur 3 er en skjematisk av den reaktive sputteringsteknologi avbildet. Nitrogen og oksygen brukes som reaktive gasser; Argon brukes til å lage plasma og sputter Silicon-målet.

Reactive sputtering chamber.jpg

Figur 3: Reaktivt sputteringskammer



Sammenligning mellom fordampnings- og sputterbeleggteknologi

Sputtering er ikke en fordampningsmetode. Høy energi involvert i prosessen vil ikke skape fordammet atomer som med termisk fordampning. Det skaper snarere et plasma av ladede partikler med mye høyere energi. Ved å sammenligne energien til partiklene oppnådd ved sputtering og ved fordampning, er sistnevnte mye mindre energiske og kan derfor ikke organisere seg selv for å ha høy tetthet når de vokser en tynn film på substratet.


Som illustrert i figur 1 trenger e-strålefordampning hjelpen av en ionstråle under avsetning for å oppnå høyere tetthet. Denne teknologien kalles Ion Assisted Deposition (IAD). I ionstrålepistolen dannes et plasma av en inert eller reaktiv gass; de ladede partikler fra pistolen ramte den voksende filmen og økte filmens tetthet. Høyere tetthet kan forbedre de mekaniske egenskapene til en belagt film eller øke slitebestandigheten av et belegg. En annen begrensning av fordampning er dens sterke avhengighet av fordampningshastigheten av fordampningsmaterialet, noe som gjør det umulig å fordampe stoffer med kompliserte støkiometri eller selv legeringsmaterialer. I kontrast er Sputtering mye mindre følsom for målets støkiometri. Imidlertid er det med sputtering umulig å belegge fluormaterialer (som MgF 2 ) siden sputtered plasma ødelegger strukturen av fluorfilmene.


I tillegg til øyelegeindustrien er sputtering nå en moden teknologi for produksjon av AR- eller speilbelagte linser. Dens viktigste fordeler er prosesshastighet, stabilitet på avsetningshastighet som gjør det mulig å unngå kvartskrystallmonitoren og muligheten til å utføre fullautomatiserte prosesser.


Evnen til å automatisere er basert på følgende to fakta:

Da forstøvning bruker en forstøvning og / eller en reaktiv gass, trenger ikke forstøvningsprosessen det samme lavvakuumnivået som fordampning.

Fordeling er ikke knyttet til fordampningskeglen som i fordampingsprosessen. Det er derfor mulig å innse flere kompakte beleggkamre som kan integreres lettere i en automatisert produksjonslinje (sammen med en objektivgenerator, polermaskin og en spincoater for hardt belegg).


Ovennevnte egenskaper har ført til produksjon av mange in-line sputtering systemer for ulike produksjonsapplikasjoner i og utenfor oftalmisk industri. I dag, som med fordamping, kan kombinasjonen av plastsubstrat + hardlak + sputter AR-belegg justeres for å oppnå et linseprodukt av høy kvalitet med hensyn til optiske, mekaniske og holdbarhetsegenskaper.


KONKLUSJON

En svært kort oversikt over de vanligste PVD-teknologiene er gitt. Termisk fordampning er den mer modne teknologien: Den har eksistert siden 1930-tallet, dyktige og utdannede operatører er tilgjengelige over hele verden, og det gjør det mulig å belegge nesten alt materiale som trengs for "standard" beleggingsapplikasjoner (eksempel: for å brenne oftalmiske linser). Sputtering er en yngre teknologi: Den har eksistert siden tidlig på 1970-tallet, og har hovedsakelig blitt brukt til high end-applikasjoner (for eksempel romoptikk). Men i dag fordelene er også brukt til "standard" oftalmiske belegg. Termisk fordamping trenger høyvakuum, mens sputtering fungerer ved høyere trykk, noe som gjør det til en lett automatisert teknologi som skal distribueres i in-line beleggsystemer. Sprøytebelegningsgraden er høyt avstemningsbar og, avhengig av plasmagennemstrømningsteknologien, når svært høye og stabile verdier med DC (= Direkte Strøm) eller pulserende DC-teknologi. Begge beleggeteknologier kan innstilles for å oppnå forskjellige fysiske egenskaper av de belagte filmene. Beslutningen om hvilken teknologi som skal brukes, skal være basert på nødvendig produksjonsutbytte, kostnader, antall underlag som skal belegges, substrattype og de endelige egenskapene til belegget.



Et par: nei

Neste: ADVANCES IN SPUTTERING COATING